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相對論之路

出版社：湖南科學(xué)技術(shù)出版社出版時間：2018-05-01
開本： 其他 頁數(shù)： 237
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相對論之路 版權(quán)信息

相對論之路 本書特色

本書收錄了愛因斯坦《廣義相對論基礎(chǔ)》這一光輝論文的全部手稿復(fù)制摹本，伴之以逐頁逐段的注釋、它的歷史語境以及對未來的影響，并附有論文的全部譯文。講述了愛因斯坦如何完成從狹義相對論飛躍到廣義相對論，展現(xiàn)了一個人的頭腦所能造就的*復(fù)雜的智力成就。 本書所講述的故事是科學(xué)*重要的轉(zhuǎn)折點之一，慕名者眾而知其者寡。本書嘗試用一種易于接受的方式，為廣大讀者講述這一進(jìn)展過程。適合所有對相對論理論感興趣以及熱衷于現(xiàn)代科學(xué)史的讀者閱讀和收藏。

相對論之路 內(nèi)容簡介

本書收錄了愛因斯坦《廣義相對論基礎(chǔ)》這一光輝論文的全部手稿復(fù)制摹本，伴之以逐頁逐段的注釋、它的歷史語境以及對未來的影響，并附有論文的全部譯文。講述了愛因斯坦如何完成從狹義相對論飛躍到廣義相對論，展現(xiàn)了一個人的頭腦所能造就的很復(fù)雜的智力成就。 本書所講述的故事是科學(xué)目前很重要的轉(zhuǎn)折點之一，慕名者眾而知其者寡。本書嘗試用一種易于接受的方式，為廣大讀者講述這一進(jìn)展過程。適合所有對相對論理論感興趣以及熱衷于現(xiàn)代科學(xué)史的讀者閱讀和收藏。

相對論之路 目錄

出版按語 梅納希姆·本-薩松, 馬丁·斯特拉特曼 前言 約翰·施塔赫爾 序 手稿的魅力 愛因斯坦通向廣義相對論的智力史 手稿注釋 下述用楷體標(biāo)記的標(biāo)題是愛因斯坦手稿原件中的標(biāo)題；標(biāo)題中注釋頁編碼與原摹本頁一致. 廣義相對論基礎(chǔ) A.關(guān)于相對論公設(shè)的基本考慮 §1.審視狹義相對論 p. 1：為什么愛因斯坦要超越狹義相對論？ p.2：經(jīng)典時空概念錯在哪里？ §2.相對論公設(shè)需要擴(kuò)展 p. 3: 為什么愛因斯坦看到了其他人沒想到的困難？ p.4: 愛因斯坦*得意的想法是什么？它是如何產(chǎn)生的？ §3.時空連續(xù)統(tǒng)，表述自然普遍規(guī)律的方程的廣義協(xié)變要求 p. 5: 為什么愛因斯坦引力理論需要非歐幾何？ p.6: 坐標(biāo)在新引力理論中起什么作用？ p. 7：廣義協(xié)變性的意義是什么？ §4. 時空中四個坐標(biāo)與測量的關(guān)系 p. 8: 時空的幾何是什么？ p.9：愛因斯坦何時意識到引力必須由復(fù)雜的數(shù)學(xué)表達(dá)式來描述？ B.廣義協(xié)變方程的數(shù)學(xué)輔助 §5.逆變4矢量和協(xié)變4矢量 p. 10：為什么需要張量、矢量和標(biāo)量？ p.11：愛因斯坦何時意識到他需要更精深的數(shù)學(xué)方法？ §6.二秩和高秩張量 p. 12：從電磁理論得到了什么啟迪？ §7.張量的乘法 p.13: 如何通過不同的張量運算產(chǎn)生新的張量？ p.13: 在尋找引力的相對論性理論過程中，愛因斯坦的探索準(zhǔn)則是什么？ p. 14: 愛因斯坦構(gòu)造引力場方程的策略是什么？ §8.基本張量gμν的一些性質(zhì) p.15: 為什么說度規(guī)張量是基本張量？ p. 16: 為什么說蘇黎世筆記是物理學(xué)史上獨特的文獻(xiàn)？ p.16: 在彎曲空間中怎樣測量體積？ p.17: 方便的坐標(biāo)選擇如何使理論得到簡化？ p. 17：坐標(biāo)條件和坐標(biāo)約束之間的區(qū)別是什么？ §9.測地線方程 粒子的運動 p.18: 什么是彎曲空間中的“直線”？在引力作用下粒子如何運動？ p.19: “克利斯朵夫記號”的幾何意義與物理意義是什么？ p. 19: 在引力場分量的早期認(rèn)識中，愛因斯坦的“致命偏見”是什么？ §10.用微分構(gòu)造張量 p.20: 測地線作為可能的“*直線”以及它與“仿射聯(lián)絡(luò)”之間的關(guān)系 p.21: 張量在相鄰點如何改變？或者如何通過微分從給定張量產(chǎn)生新張量？ p. 22: 愛因斯坦廣義相對論數(shù)學(xué)形式的幾何背景是什么？ §11. 一些特別重要的情形 p.23: 綱領(lǐng)理論作為走向廣義相對論的中間步驟 p.24: 什么是矢量場的散度？矢量場的其他概念又是什么？ p. 25: 廣義相對論中能量動量守恒的數(shù)學(xué)形式是什么？ §12. 黎曼-克利斯朵夫張量 p.26: 黎曼-克利斯朵夫張量的幾何意義是什么？ p.27: 推測的引力張量是什么？它為什么被丟棄了？ C.引力場理論 §13.粒子在引力場中的運動方程 引力場分量的表達(dá)式 p. 28: 愛因斯坦何時開始對綱領(lǐng)理論失去信心？ p. 28: 粒子如何在引力場中運動？ §14.無物質(zhì)的引力場方程 p. 29：愛因斯坦的*大挑戰(zhàn)是什么？ §15. 引力場的哈密頓函數(shù) 能量動量定律 p.30: 拉格朗日形式是什么？它在廣義相對論發(fā)端時的作用是什么？ p.31: 沒有物質(zhì)時能量動量守恒原理意味著什么？或者，引力場可以是自身的源嗎？ p. 31: 愛因斯坦的主要競爭者是誰？ p.32: 怎樣才能將沒有物質(zhì)的場方程推廣到含有物質(zhì)？ §16. 引力場方程的普遍形式 p. 33: 終于得到了引力場方程！ §17. 普遍情形下的守恒律 p. 34：守恒原理是怎樣以一種愛因斯坦在理論發(fā)展早期階段未曾預(yù)料的方式得到滿足的？ §18. 物質(zhì)能量動量定律作為場方程的推論 p. 35：物理守恒定律來自自然界中的對稱性嗎？ D.物質(zhì)現(xiàn)象 §19. 無摩擦絕熱流體的歐拉方程 p. 36：物理學(xué)中已建立的理論，諸如流體力學(xué)、電磁學(xué)，如何納入到新的引力理論中? §20. 自由空間的麥克斯韋電磁場方程 p.37: 麥克斯韋是怎樣用數(shù)學(xué)方程表示電磁定律的？這些方程又如何受到引力的影響？ p.38: “以太”在前相對論物理中起什么作用？為什么愛因斯坦*終認(rèn)為沒有以太的空間是難以想象的？ p. 39: 馮•勞厄起到了什么關(guān)鍵作用？ E. §21. 作為一級近似的牛頓理論 p. 40: 理論的有效性如何由實驗檢驗？ p.40a: 作為事后思考，愛因斯坦想要澄清和強(qiáng)調(diào)的是什么？ p.41：牛頓極限下，度規(guī)張量是什么樣子的？ p. 41: 愛因斯坦為什么會感到驚喜？ p. 42: 天文學(xué)家如何能幫助確認(rèn)理論的一些預(yù)言？ §22. 靜態(tài)引力場中的尺和鐘行為，光線的彎曲，水星軌道的近日點運動 p. 43: 引力場中尺的長度和鐘的速率是怎樣的？ p.43: 有可行的廣義相對論的替代理論嗎？ p.44: 什么觀測使愛因斯坦一舉成名天下聞？ p. 45：水星近日點運動的解釋：從失望到勝利 附錄：基于變分原理的理論表述 §1. 引力和物質(zhì)的場方程 p. A1: 為什么愛因斯坦決定不將這個附錄包含在手稿《廣義相對論基礎(chǔ)》中？ p.A1: 愛因斯坦使用了一個哈密頓（拉格朗日）形式——既不同于希爾伯特的形式，也不同于他自己先前的形式 p. A2: 為什么愛因斯坦*終決定發(fā)表這個附錄的修正形式？洛侖茲和希爾伯特起了什么作用？ §2. 廣義協(xié)變性要求的形式推論 p. A3: 滿足守恒原理不需任何限制嗎？ §3. 哈密頓函數(shù)G的性質(zhì) p.A3: 1916：艱苦奮斗和嶄新開始的一年 p. A4: 愛因斯坦起到了科學(xué)傳教士的作用 p. A5: 在個人磨難與國家災(zāi)難之中的科學(xué)創(chuàng)造力 注釋頁的注記 附言：好戲還在后頭 廣義相對論的起源與形成年表 與愛因斯坦思想有關(guān)聯(lián)的物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家 進(jìn)一步閱讀材料 廣義相對論基礎(chǔ) 哈密頓原理和廣義相對論 索引
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相對論之路 相關(guān)資料

“任何一個愛因斯坦的仰慕者，都樂意有這樣一種機(jī)會，去欣賞分析這位物理學(xué)家關(guān)于廣義相對論原始手稿摹本的注釋。……作者給出了令人信服的論述，以及所附的插圖和引證，為本來難以接近的愛因斯坦主要作品，打開了一扇誘人的窗口。” ——《科學(xué)美國人》 “作者提醒我們，手稿極具魅力：這是對偉大思想歷程的驚鴻一瞥。” ——《新科學(xué)家》 “古特弗羅因德和雷恩的《相對論之路》，復(fù)制了愛因斯坦廣義相對論的45頁手稿和手寫的校正頁，伴之以全面的注釋、它的歷史語境和對未來的聯(lián)想。本書還含有一個與愛因斯坦工作相關(guān)的科學(xué)家和哲學(xué)家的簡歷表，以及一些生動的插圖。例如在一幅勞倫·陶丁所作的畫中，愛因斯坦坐在飛馳的列車上倒咖啡，用以證明運動是相對的。” —— 南希·索肯，《華盛頓郵報》 “古特弗羅因德和雷恩詳細(xì)分析了手稿的每一頁，逐節(jié)逐段地闡述意義，并描述了愛因斯坦導(dǎo)致廣義相對論產(chǎn)生的思想過程。……通往廣義相對論之路是可以接近的，也是令人愉快的。” ——湯姆·齊格弗里德，《科學(xué)新聞》 “一本極好的書，將愛因斯坦原稿摹本、英文譯本和內(nèi)容豐富的注釋三結(jié)合了。” ——比爾·康迪，《宇宙雜志》 “一位物理學(xué)家在閱讀愛因斯坦的廣義相對論手稿時，必定像一位鋼琴家看到巴赫的哥德堡變奏曲草稿的感受一樣。人類何等創(chuàng)造力才能產(chǎn)生與此媲美之物？古特弗羅因德和雷恩為論文提供了語境，而英語譯文是幫助不能流利閱讀德語的讀者，去領(lǐng)略論文的全貌。這本書是一件可愛的珍藏品。” ——查理米·伯恩斯坦，阿斯彭物理中心 “《相對論之路》講述了一個可以接近、精確和饒有興趣的故事，這里是一個關(guān)于過去150年的偉大智力旅行的故事。我將此書推薦給任何一位對引力和宇宙狀況著迷的人，同時也向所有熱衷于現(xiàn)代偉大科學(xué)史詩的人推薦此書。” ——彼得·加利松，哈佛大學(xué) “古特弗羅因德和雷恩編撰了一本引人入勝的書，一本真正的入門書。該書介紹了愛因斯坦創(chuàng)建廣義相對論時，所經(jīng)歷過的漫長而錯綜復(fù)雜的旅程。這是一本在數(shù)十年科學(xué)史研究基金背景下的精華之作。我們發(fā)現(xiàn)不僅愛因斯坦本人的論文，得到了簡潔明了的闡述，而且對20世紀(jì)早期整個一代科學(xué)家發(fā)起的理論物理學(xué)革命的來龍去脈，也勾畫出豐富多彩的畫卷。” ——黛安娜·科莫斯·布克瓦爾德，愛因斯坦全集項目，加州理工學(xué)院 “這是一本令人著迷的書，它以優(yōu)雅的方式為愛因斯坦廣義相對論百年慶*。愛因斯坦手稿的復(fù)制摹本，賞心悅目，令人感嘆！古特弗羅因德和雷恩出色地為非專業(yè)人士做引導(dǎo)，介紹了愛因斯坦的全部論證，并將工作放在更為寬泛的知識層面和歷史語境之上。” ——大衛(wèi)·凱澤，《嬉皮士如何挽救物理學(xué)：科學(xué)、反文化和量子復(fù)興》一書的作者 “本書引導(dǎo)你進(jìn)入一個神奇的發(fā)現(xiàn)之旅。它的核心之處是對愛因斯坦廣義相對論手稿的闡述，這是愛因斯坦在1915年11月取得決定性突破后不久手寫的稿件。在古特弗羅因德和雷恩精彩介紹和富有洞察力的評述中，他們講述了愛因斯坦如何發(fā)現(xiàn)了他的新時空和引力理論的，使得理論本身與愛因斯坦艱難的歷程永遠(yuǎn)活在廣大讀者心中。” ——邁克·詹森，明尼蘇達(dá)大學(xué)

相對論之路 作者簡介

哈諾赫•古特弗羅因德（Hanoch Gutfreund）耶路撒冷希伯來大學(xué)榮休教授，愛因斯坦檔案館學(xué)術(shù)主任。參加了愛因斯坦狹義相對論1912年手稿精美摹本的出版工作，該摹本含有重構(gòu)狹義相對論發(fā)展的一些缺失環(huán)節(jié)。 于爾根•雷恩（Jürgen Renn）德國馬克斯·普朗克學(xué)會科學(xué)史研究所所長，曾著有《廣義相對的起源》。他是愛因斯坦1912年蘇黎世筆記的主要編輯，這是一份重構(gòu)廣義相對論發(fā)展的關(guān)鍵文獻(xiàn)。

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